O CICLO DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO À VAPOR

INTRODUÇÃO[pic 1]

As etapas que serão apresentadas têm como objetivo apresentar o ciclo de compressão a vapor e os principais componentes de um sistema de refrigeração. Apresentar os principais refrigerantes utilizados em um sistema de refrigeração industrial, mostrando suas características. Será realizada elaboração de uma curva de congelamento, onde serão determinados custos de consumo para congelamento de determinado produto.

No desenvolver das etapas também serão apresentados conceitos básicos para instalação de sistemas de ar condicionado, classificações e evolução dos equipamentos e determinação da carga elétrica de um ambiente.

Ao final da elaboração destas etapas será desenvolvido um programa onde será calculada carga térmica para ambientes pequenos e seleção de equipamentos, apresentando a capacidade necessária de um equipamento para condicionamento do ambiente.

RELATÓRIO 3: SISTEMAS REFRIGERAÇÃO 

3. CICLO DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO À VAPOR

Quando o liquido e introduzido em um vaso onde existe, inicialmente um certo grau de vácuo a qual suas paredes são mantidas a temperatura constante, ele se evaporará instantaneamente.

Neste processo, o calor que  é fornecido pelas paredes do vaso e  necessário para a mudança do estado líquido para o estado de  vapor.

Se for removida parte do vapor do recipiente pelo lado de sucção de uma bomba, a pressão tenderá a cair, isto provocará uma evaporação do líquido.

Nessas condições o processo de resfriamento pode ser considerado continuo. E para tal, necessita-se de um fluido que seja adequado, um recipiente onde a vaporização e o resfriamento sejam realizados, denominado de evaporador, e um elemento para remoção do vapor, que neste caso e um meio compressor.

Para evitar  problema de consumo continuo de refrigerante é necessário converter o processo em ciclo. Para fazer o vapor retornar ao estado líquido, o mesmo deve ser resfriado e condensado. Utiliza-se água ou ar, como meio de resfriamento, os quais se encontram a uma temperatura, mais elevada do que a temperatura predominante no vapor no vapor.

A pressão de vapor correspondente á temperatura de condensação deve ser bem mais elevada do que a pressão no evaporador. O aumento desejado da pressão é promovido pelo compressor.

O processo de liquefação do refrigerante é realizada num condensador que é um recipiente resfriado externamente pelo ar ou água.

O gás refrigerante quente com alta pressão é conduzido do compressor para o condensador, onde ocorre a condensação do mesmo.

Para completar o ciclo, e necessário a inclusão de uma válvula ou outro dispositivo regulador, que será usado para injeção de líquido no evaporador ao qual se denomina válvula de expansão.

Este ciclo de compressão a vapor pode tomar como exemplo as geladeiras que utilizamos em casa.

Como dito anteriormente o fluido refrigerante é uma substância que circula dentro de um circuito fechado, este e capaz de retirar calor de um ambiente enquanto se vaporiza a baixa pressão. Este fluido entra no evaporador reduz a pressão na forma de mistura de líquido mais vapor, e retira a energia do ambiente a ser refrigerado enquanto passa para o estado de vapor.

O vapor entra no compressor onde sofre a compressão e é bombeado, onde torna se vapor superaquecido e deslocando-se para o condensador, que de libera a energia retirada do ambiente.

Ao liberar energia o fluido passa do estado de vapor superaquecido para líquido em seguida entra no dispositivo de expansão, onde  sua pressão e  reduzida para novamente passar pelo evaporador e repetir o ciclo que esta ilustrado nas figuras 3.1 e 3.2.

Figura 3.1 – Diagrama de refrigeração

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Figura 3.2 – Refrigerador doméstico

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Na figura abaixo (3.3) demonstram-se os principais componentes de um sistema típico de refrigeração através do ciclo de vapor:

Figura 3.3 – Diagrama de refrigeração

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3.1. Ciclo real de compressão de vapor

As principais diferenças entre o ciclo real e o ciclo teórico é a queda de pressão nas linhas de descargas, líquido e de sucção e também no condensador e evaporador.

Estas perdas de carga ΔPd e ΔPs serão descritas a seguir.

3.1.2. Capacidade frigorífica

A capacidade frigorífica (Q0), é a quantidade de calor por unidade de tempo que será retirada do ambiente a ser resfriado através do evaporador do sistema frigorífico. Considerando que o sistema operara com regime permanente e assim desprezando as variações de energia cinética e potencial, tem se pela primeira lei da termodinâmica:

3.1.3. Potência teórica de compressão

Descrita como quantidade de energia por unidade de tempo, que será fornecida ao refrigerante no compressor, para se obter a pressão necessária ao do ciclo teórico. Neste ciclo o processo de compressão é adiabático reversível.

Neste caso aplicando a primeira lei da termodinâmica em regime permanente, desprezando as variações de energia e potencial tem a influencia da temperatura de evaporação no COP do ciclo teórico. Para ilustrar o efeito que a temperatura de evaporação tem sobre a eficiência do ciclo será considerados um conjunto de ciclos em que somente a temperatura de evaporação (T0) é alterada.

3.2 - FLUIDOS REFRIGERANTES

Fluido refrigerante é utilizado para absorver calor de uma substância no ambiente a ser resfriado.

Não há exatamente um fluido refrigerante que possua todas as propriedades desejáveis para todos os sistema, sendo assim, um refrigerante considerado bom para ser aplicado em determinado tipo de instalação frigorífica nem sempre é recomendado para ser utilizado em outra.

Para ser um bom refrigerante é necessário reunir o maior número possível de boas qualidades, especifico para um determinado fim. Estes agem como veículos térmicos na realização dos ciclos de refrigeração. Já em ciclos de compressão a vapor o refrigerante é o fluido de trabalho que simultaneamente vaporiza e condensa ao absorver e liberar energia térmica.